第3章高性能排水型单体船

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1、高性能单体船方尾深VSSB 阻力性能与主要船型参数的关系 高速排水型船舶大多处于过渡航态，即船体受到的阻力主要为兴波作用，所以主要考虑影响兴波阻力的两个系数： 1、船体棱形系数 Cp=/AML 反映船体水下形状尖瘦程度或排水容积相对船中的集中与分散的分布情况。 2、船体修长度 31/L1 311 31 3333331 .0 0 0 8 31 .0 2 50 .0 11 .0 2 50 .0 10 .0 1LLLtmLL船 体 修 长 度 ：也 称 “ 排 水 体 积 长 度 系 数 ”海 水 质 量 密 度 ，另 一 种 修 长 度 表 示 方 法 ：“ 排 水 量 长 度 系 数 ”二 者

2、关 系 为 ： 高速排水型船舶，通常为轻型船，受横摇和缓性要求，B/d在2.53.5；L/B在6.510，受耐波性和快速性限制，方形系数在0.420.52.因此，由上式可知， 高速排水型船舶排水体积长度系数为6.38.81 3131bbLL LCB dCLBd排 水 体 积 长 度 系 数 ：由 上 式 可 知 ， 排 水 体 积 长 度 系 数 ， 综 合 了 宽 吃 水 比 、 长 宽 比和 方 形 系 数船舶总比阻力随相对航速和修长系数的关系曲线 耐波性能与主要船型参数8 .4 2 24 5 .1 0 41 0 .0 7 83 7 8 .4 6 51 .2 7 32 3 .5 0 11

3、5 .8 7 5,W FW AV P FV P AW FW AV P FV P AV PWWWdCRCCLLCCCCCCCAdACLB耐 波 性 最 优 化 模 型 ： 舯 前 水 线 面 面 积 系 数 舯 后 水 线 面 面 积 系 数C : 龙 骨 截 止 点 至 首 垂 线 的 距 离： 舯 前 垂 向 棱 形 系 数： 舯 后 垂 向 棱 形 系 数表 排 水 体 积 沿 船 长 的 垂 向 分 布表 船 体 水 平 剖 面 的 肥 瘦 程 度 ， 与 快 速 性 、 稳 性 有 关 通过对驱逐舰一类的高速排水型舰船的深入研究，把反映耐波性能优劣程度的耐波性品级指标耐波性品级指标R和

4、几个重要的船型几何特征通过简明的关系式直接联系起来，得到： 1970年莫尔通过船模自航试验，在多元回归分析的基础上，建立纵摇角、升沉有义值和功率增加与船舶主尺度、航速间的关系。 莫尔的回归分析模型 船舶系数对耐波性的影响1.方形系数莫尔给出了水线面与方形系数间的关系：0.75并且由上面三式也可知，对纵摇、升沉、功率都成正相关性。2.斯簧在排水量不变的前提下，通过船模试验，研究、L/B和L/d对运动和加速度的影响。同样得出了与莫尔相同的结论:L/B对运动和加速度影响不显著;L/d与一定范围内的的增大会使纵摇和升沉运动改善。bWbbbbCCCCCCC 斯簧使用系列60船模规则波试验结果 船舶系数对

5、耐波性的影响 斯簧船舶试验结论： 1.船型系数对耐波性能的影响由 联系起来，显然采取较小的垂向棱形系数和较大的方形系数可以获得较大水线面积系数，这有利于增加船的摇荡阻尼，减小运动幅度。 2.B/d对运动的影响，处在较高速时，一般较弱。 3.实验表明，波浪中总功率的变化与在静水中的变化趋势基本一致。bWV PCCC 改善排水型单体船航速与耐波性的措施 1.增大船长，提高修长度。 2.增大船底部横向斜升角。向深V型发展。 3.船的排水容积和质量分布后移，形成尖劈型船体。 4.适当增大首部干舷，改善适航性。 高速排水型船的基本特征：方尾和圆舭方尾和圆舭 属这一类的船型包括： 苏联高速小型排水艇系列，

6、Fr=0.450.7英国高速圆舭NPL系列，试验范围Fr=0.31.2瑞典SSPA高速小型排水艇，范围可达Fr=1.3方尾型船的水动力特点方尾型船的水动力特点 在低速时，弗劳德系数小于0.45时，方尾船尾部水流不能迅速脱离船体，会在船的尾部形成大量漩涡。 当弗劳德系数大于0.45时，船尾部水流具有足够动力克服粘性的影响，而脱离船体，这种现象称为“水流突离现象”“虚长度”：尾板后水流空穴长度L称为“虚长度虚长度”。 增加了船体长度，使船体修长系数加大，同时船长的“增加”使实际船长Fr减小。致使船体的兴波作用减小，降低了兴波阻力。方尾型船的水动力特点方尾型船的水动力特点方尾型船的水动力特点方尾型船

7、的水动力特点 方形船尾部发生水流突离时，尾板后不会在出现漩涡，而是在船侧和船底水流在船后某处交汇，形成鸡尾状的水丘。方尾特征船型的相关参数方尾特征船型的相关参数 相对尾板宽度b/B：船尾部宽度与船宽的比值。 尾封板底部的横向斜升角 低速b/B或 B尾板面积后体收缩大粘压阻力高速b/B接近于1兴波阻力有利 因此对于不同速度范围的方尾船艇的尾型设计，应首先选取最合适的收缩度b/B和，以获取最低的阻力性能。当当Fr0.45时，收缩度越小，航速越高，则时，收缩度越小，航速越高，则“虚长度虚长度”越长。越长。但由于尾部流场压力的作用，“虚长度”并不会无限地增加。方尾船型阻力估算苏联方尾图谱回归分析法NP

8、L图谱电子图谱苏联苏联方尾图谱方尾图谱的应用的应用 由现代驱逐舰船模试验得到，与水池拖拽试验结果相比较用该图谱进行高速船的阻力估算，误差一般在5%以下。 方尾图谱基准船型的主要参数： 宽吃水比B/d=3.0, 尾板处的水线相对宽度b/B=0.60、 尾封板底部横向斜升角=9、 修长系数等。方尾图谱方尾图谱的基准船型的剩余阻力计算的基准船型的剩余阻力计算2r0t0f0t0f0r0rP1 3r0rPR C =1 2V SR : V : S :C= C-CC:CLCFC =C= f=F ,C,为 方 便 起 见 ， 我 们 通 常 用 无 因 次 阻 力 系 数 来 计 算 ：阻 力： 水 密 度航

9、 速船 体 湿 表 积其 中 剩 余 阻 力方 尾 图 谱 基 准 船 型 的 总 阻 力 系 数： 方 尾 图 谱 基 准 船 型 相 当 平 板 间 的 摩 擦 阻 力 系 数为 船 长 弗 劳 德 数、 棱 形 系 数和 修 长 系 数函 数 表 达 式 ，可 以 通 过 查 表 求 得 。基准船型的剩余阻力图谱基准船型的剩余阻力图谱0.3 0.70.28 0.677.0 8.50.45rPr对 应 F不 同 的 弗 劳 德 数 ， 剩 余 阻 力 图 谱 共 9幅 。每 幅 都 包 含 范 围 在 C和的 棱 形 系 数和 修 长 系 数 。 以 F为 例 ：船型参数对剩余阻力的影响船

10、型参数对剩余阻力的影响/0.6b BbBBdbB船型参数、和为任意值时对剩余阻力的影响，可以通过查表，由剩余阻力的影响系数来获得。下面以当时为例，查询尾宽与船宽的修正系数K22.58233312:0.455()1 2lg Re0.2 0.4100.6 0.9610 0.110()1944船 体 总 阻 力 ： R总 阻 力 系 数 ： 船 体 摩 擦 阻 力 系 数 剩 余 阻 力 系 数 ， 查 表 可 得勃 兰 特许 立 汀 公 式 ， R（ 0.05）裸 船 体 有 效 功 率 ：tttfrfaapfrfffaaptSCV SCCCCCCCCRVLCeV SvCCCRVEPSKW 船体总

11、阻力的计算船体总阻力的计算无因次阻力系数212:船 体 总 阻 力 ： R总 阻 力 系 数 ： 船 体 摩 擦 阻 力 系 数 ， 剩 余 阻 力 系 数 ，： 粗 糙 度 补 贴附 体 阻 力 系 数 ，： 空 气 阻 力 系 数tttfrfaapfrfaapCV SCCCCCCCCCCC 方尾船体总阻力的估算方尾船体总阻力的估算范围：轻型高速方尾或半方尾过渡型船艇 方尾图谱基准船型基准船型的主要参数： 宽吃水比B/d=3.0 尾板处水线相对宽度b/B=0.60 尾封板底部横向斜升角=9 修长系数。对剩余阻力影响系数：/3.0/BrBKdrB ddCC对剩余阻力影响系数/0.6/rbKb